Adaptive Differential Pulse Code Modulation

Adaptive Differential Pulse Code Modulation (ADPCM), auch Delta Pulse Code Modulation genannt, ist eine komprimierende Kodierung für ein Signal welche ähnlich wie Differential Pulse Code Modulation (DPCM) auf Differenzwerten basiert und zusätzlich die Skalierung der Quantisierungsstufen in Abhängigkeit des Signalverlaufes angepasst (adaptiert) werden. ADPCM wurde 1973 an den Bell Laboratories von P. Cummiskey, N. S. Jayant und James L. Flanagan entwickelt.^[1]

Im Bereich von Audiosignalen findet ADPCM im Rahmen verschiedener ITU-T-Standards wie G.726 Anwendung. Die Ausgangsdatenrate kann bei diesen Anwendungen dynamisch zwischen 16 kbit/s und 64 kbit/s angepasst werden. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) wie es bei Schnurlostelefonen Verwendung findet.

Funktionsweise

ADPCM ist eine Puls-Code-Modulation mit Vorhersagefunktion. Bei der Verarbeitung des Signals wird versucht, den weiteren Signalverlauf innerhalb des nächsten Abschnitts vorherzusagen. Für die Quantisierung des Signals im nächsten Zeitschritt wird so nur die Differenz zwischen vorhergesagtem und realem Signal verwendet. Durch diese Differenzbildung müssen so weniger Bits zur Beschreibung des Signals verwendet werden, wodurch sich eine schmalere Bandbreite realisieren lässt.

Bei diesem Verfahren wird sowohl die Vorhersagefunktion als auch die Quantisierungsstufe bei jedem Arbeitsschritt neu „adaptiert“. Durch diesen Regelkreis wird eine bessere Vorhersage des Signals erreicht als bei DPCM.

Auch bei der Emulation von Computer- und Arcade-Spielen wird ADPCM verwendet. Siehe auch M.A.M.E. und Irem M-62.

Implementationen

Bekannte Implementationen sind das IMA ADPCM bzw. IMADPCM, Microsoft ADPCM bzw. MSADPCM, Microsoft IMA ADPCM und Apple QuickTime IMA ADPCM.

ITU-T Empfehlungen

• G.721 (zurückgezogen) 32 kbit/s adaptive differential pulse code modulation (ADPCM)
  Der Inhalt dieser Empfehlung wird jetzt von der Empfehlung ITU-T G.726 abgedeckt.
• G.726: 40, 32, 24, 16 kbit/s adaptive differential pulse code modulation (ADPCM)
• G.727: 5-, 4-, 3- and 2-bit/sample embedded adaptive differential pulse code modulation (ADPCM)

Literatur

• Andreas Kanbach, Andreas Körber: ISDN - die Technik. Hüthig Verlag, 1999
• Roland Enders: Das Homerecording Handbuch. 3. Auflage, Carstensen Verlag, München, 2003, ISBN 3-910098-25-8

Einzelnachweise

1. ↑ P. Cummiskey, N. S. Jayant, und J. L. Flanagan: Adaptive quantization in differential PCM coding of speech, Bell Syst. Tech. Journal, Volume 52, Seiten 1105 bis 1118, September 1973.